近地面层湍流通量输送相似性及相干结构特征

利用2018年广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站70 m气象塔上涡动协方差系统连续观测资料,对不同大气稳定度条件下近地面层相干结构的统计特征及其对湍流通量相似性的影响进行了初步研究.结果表明：(1)无量纲风速标准差(稳定、不稳定)和气温标准差(不稳定)遵循莫宁-奥布霍夫相似理论;(2)湍流速度(u、v、w)谱、温度(T)谱、CO₂和H₂O浓度谱在惯性副区均满足-2/3定律.w-T协谱、垂直速度(w)与标量(CO₂、H₂O)浓度的协谱(w-CO₂、w-H₂O)在惯性副区遵循-4/3定律;(3)不稳定条件下,热力湍流对H₂O和CO₂标量具有很好的输送作用,而以动量通量输送为代表的机械作用在弱不稳定条件下对H₂O和CO₂的输送效果最好;(4)上冲和下扫运动对湍流通量输送起主导作用,且随湍涡尺度的变化略有差异,湍流通量输送对大气层结的依赖性较弱.     

基于铁塔观测的深圳大气VOCs垂直分布特征

2018年8～9月,利用深圳市铁塔的11个垂直梯度平台进行了9轮挥发性有机物(VOCs)不锈钢罐采样,并应用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)对103种VOCs组分进行定量分析,研究不同垂直高度上VOCs组分特征及对近地面臭氧(O₃)生成的影响.结果表明,从地面到345m高空VOCs总体污染水平相近,在垂直梯度上变化不大;但烯烃浓度随高度上升呈现下降趋势,主要受地面天然源排放的异戊二烯主导.结合典型物种及物种对的分析发现,日间的二次生成、工业排放和光化学反应消耗是影响垂直梯度上VOCs浓度变化的主要原因.应用混合层梯度方法对VOCs通量进行计算发现,烷烃(28%)和芳香烃(23%)的通量贡献最多;二氯甲烷(1.93±0.29)mg/(m²·h)、甲苯(1.86±0.39)mg/(m²·h)具有较高的垂直通量值.结合二氧化氮(NO₂)和O₃垂直廓线的关系分析得出,总挥发性有机物(TVOCs)/NO₂在300m以上高空达到峰值,更加有利于O₃     

基于TMVOC的有机污染场地热强化气相抽提修复效果模拟

热强化气相抽提技术因其修复周期短、二次污染可控以及对土壤质地和污染物性质适应性较强等优势,被广泛应用于有机污染场地修复,但目前国内外关于该技术的数值模拟研究较少. TMVOC模型可模拟多孔介质的热量传递及污染物的运移、去除过程.为建立系统化、精准化的有机污染场地热强化气相抽提修复模型,探究有机污染场地热强化气相抽提修复过程,提高热强化气相抽提技术的治理精度,以天津某试剂厂中试场地为研究对象,采用TMVOC模型模拟原位热传导(TCH)强化气相抽提过程中场地的温度变化及目标污染物氯苯的去除效果,结合中试数据进一步阐明场地升温过程及氯苯的去除规律,并验证TMVOC模型的可信度.结果表明：(1)模拟加热7周后,TCH-A区的平均温度为99.4℃,维持该温度1周后平均温度降为95.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.995.(2)模拟加热7周后,TCH-B区的平均温度为84.8℃,维持该温度1周后平均温度升至88.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.989.(3)模拟热强化气相抽提修复8周后,氯苯的去除率达97.3%,第1周的去除速率最慢,第4周最快,...     

基于原位热脱附技术修复污染土壤的加热井数值优化

原位热脱附技术(ISTD)作为一种物理修复土壤技术,具有污染土壤原位处置、二次污染少、工艺原理简单、高效灵活等优点。针对实际修复土壤过程中不合理的排布方式和对保温措施的忽略造成的脱除率低、能源浪费等问题,利用COMSOL Multiphysics软件模拟污染土壤1000 h的加热过程,在模型验证的基础上探讨了不同排布方式、不同加热井间距和保温措施对土壤升温过程的影响。结果表明：在处理200℃以上沸点的污染物时,选用1.5 m间距下的三角形排布方式能够达到最优的修复效果,并且耗能相对较低。土壤表面施加保温措施,不仅可以防止污染气体泄漏,还可以有效提高加热土壤过程的热效率,采用2.0 m间距下的三角形排布方式施加保温措施后,热效率可相对提高11.667%。     

高温气冷堆陶瓷堆内构件热老化试验平台开发

目的 开发一种试验平台模拟高温气冷堆正常工况、氧化腐蚀工况和事故工况试验条件,研究陶瓷堆内构件的氧化腐蚀行为和长期服役热老化规律。方法 通过分析高温气冷堆陶瓷堆内构件服役环境特征,确定试验平台开发技术要求,其主要部件包括氧气流量控制器、氦气流量控制器、储气罐、反应气流量控制器、气体预热器、高温反应炉、气体循环泵、氦气纯化器、纯水罐、蠕动泵、真空泵、排气冷肼、在线气相色谱仪、在线露点仪等。结果 该试验平台可精确控制在冷却剂氦气中混入微量的O2、H2O杂质,研究反应时间、温度等因素的影响,还可模拟高温堆正常工况和蒸汽发生器传热管破裂进水事故工况条件,开展长达3 000 h以上的连续热老化试验。结论 该试验平台具有高精度、大尺寸、耐高温、耐长周期试验等优异特性,可模拟复杂多样的工况条件,开展热老化试验研究。     

不同气氛热解生物炭可溶性有机碳的光谱特征

为探明不同气氛热解生物炭可溶性有机碳(BDOC)的性质特征,在不同热解气氛(CO₂、N₂和空气限制)和热解温度(300～750℃)下制备了一系列小麦秸秆生物炭,通过提取其BDOC并结合紫外-可见光谱和荧光光谱-平行因子分析方法对BDOC性质进行分析.热解温度为300℃时,CO₂和N₂热解生物炭释放的DOC含量高(CO₂:10.55mg/g,N₂:10.17mg/g);而热解温度为450～750℃时,空气限制热解生物炭释放的DOC含量高(0.31～2.88mg/g).生物炭释放DOC含量与生物炭的挥发性物质含量、H/C和(O+N)/C呈正相关关系.空气限制热解BDOC具有更低的分子量,更高的芳香性(SUVA₂₅₄范围:7.66～16.86),腐殖化程度(HIX范围:10.77～52.21)和类腐殖酸物质含量,而CO₂和N₂热解BDOC含有更多的类蛋白物质.此外,CO₂和N...     

生活垃圾填埋场黄土覆盖层的甲烷氧化能力现场测试和评估

采用静态箱和激光甲烷检测仪等设备开展了50组地表甲烷通量测试,分析了不同龄期垃圾堆体上部土质覆盖层的甲烷氧化能力,并修正了评估现场土质覆盖层甲烷氧化速率和甲烷氧化率的计算方法.结果表明:80%测试点的地表甲烷通量低于澳大利亚CFI(澳洲碳农业倡议)规定限值60g/(m²·d),导气竖井附近20m范围内存在甲烷通量超过CFI规定的排放热点.填埋龄期3～7a堆体的地表甲烷通量从1.13g/(m²·d)下降到0.53g/(m²·d),7～10a的地表甲烷通量基本保持稳定.甲烷氧化速率和覆盖层底部甲烷通量具有正相关性,现场测得的土质覆盖层最高甲烷氧化速率为63.30g/(m²·d),对应的底部甲烷通量为75.95g/(m²·d).每一龄期堆体上部黄土覆盖层的平均甲烷氧化率均超过90%.     

香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内（最大浮力频率约2×10^-4s^-1）.水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小（湍能通量最大值2×10^-7m³/s³）,主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量（8×10^-7m³/s³）略大于潜热（7×10^-7m³/s³）.     

污泥热水解滤液作污水反硝化碳源的脱氮性能

以污泥热水解滤液作为外加碳源,通过对SBR反应器脱氮效果、碳氮平衡及活性污泥EPS的分析,探究了污泥热水解滤液的脱氮性能,并与传统碳源乙酸钠进行了比较.结果表明,污泥热水解滤液和乙酸钠作为碳源可将出水TN从27.64mg/L分别降至12.05mg/L和7.98mg/L,说明两种碳源的投加均能强化反硝化过程;通过碳氮平衡分析可以看出,未加入碳源时污水TN去除率只有47.83%,加入热水解滤液后污水的TN去除率达到了81.30%,且滤液增加的氮负荷远远小于滤液作为外加碳源去除污水中TN的量;加入热水解滤液和乙酸钠时,活性污泥的EPS均有增加,但乙酸钠为碳源时的EPS含量更高,而EPS的增加引起了污泥SVI的增大.     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.